L’elio è uno degli elementi naturali più versatili nell’industria siderurgica e nella scienza medica è utile nel funzionamento dei dispositivi diagnostici nucleari. Svolge anche un ruolo importante nell’aeronautica spaziale, nel funzionamento dei monitor delle radiazioni e dei telescopi.
Cos’è l’elio?
Questo gas è 7 volte più leggero dell’aria, non ha sapore né odore ed è incolore. È sospeso a basse concentrazioni di soli 5 ppm. È inerte, cioè non reagisce (salvo alcune eccezioni), è meno solubile degli altri gas presenti nei liquidi e non è infiammabile. Il suo punto di ebollizione è il più basso tra gli elementi chimici, inoltre non congela e solidifica solo sotto forte pressione. Dopo l’idrogeno, è il più abbondante nell’universo.
Simbolo dell’elio
È un elemento chimico gassoso e fa parte del gruppo O. È stato stabilito come monoatomico con il numero 2 e peso standard 4.0026. L’elio nella tavola periodica occupa il 18° posto accanto all’idrogeno, ma nel blocco p, identificato come gas nobile perché a livello energetico pieno.
Caratteristiche dell’elio
Si tratta di un gas le cui tipologie sono molto particolari e che di seguito vengono descritte:
- Reattività chimica : Bassa o addirittura nulla perché l’ultimo strato elettronico è completo.
- Fusione e ebollizione : Il suo calore specifico è molto elevato e il suo vapore è molto denso, si espande rapidamente a temperatura ambiente.
- Stato : Gassoso per la maggior parte del tempo.
- Modifiche : Può cristallizzare sotto una pressione di -248,15°C e diventare liquido a temperature molto specifiche.
- Temperatura : 1 atm e 0°C perché le sue particelle non interagiscono.
- Punto critico : 5,19 K.
- Volume : solo nei solidi 3He e 4He con pressione crescente.
Proprietà chimiche e fisiche dell’elio
- Numero atomico : 2
- Raggio covalente (Å): 0,93
- Configurazione elettronica: 1 s²
- Massa atomica (g/mol): 4,0026
- Potenza di prima ionizzazione (eV): 24,73
- Densità relativa all’aria: 0,138 (15ºC)
- Punto di ebollizione: -268,9°C (4,22K)
- Punto di fusione: -272,2°C (0,95K) (26 atm)
- Stato ordinario: Gas
- Entalpia di vaporizzazione: 0,0835 kJ/mol
- Entalpia di fusione: 5,23 Kj/mol
- Velocità del suono: 970 m/s a 293,15 K
- Peso molecolare: 4,00026 g/mol
Origine dell’elio
La parola per questo elemento deriva dal greco Helios, che significa sole. Infatti, fu scoperto nello spettro della corona solare nel 1868, mentre era in corso un’eclissi. Gli astronomi Pierre Janssen e Norman Lockyer, inglesi e svedesi, ne confermarono l’esistenza notando una linea gialla sopra l’India.
Nel 1895, l’elemento gassoso Elio fu scoperto e isolato sulla Terra dal chimico William Ramsay, grazie alla raccolta di claveite (minerale di uranio), che reagisce con alcuni acidi inorganici. Da parte loro, William Crookes e Lockyer hanno confermato il nuovo elemento con una lunghezza d’onda di 587,49 nm. Quasi contemporaneamente i chimici Per Theodor Cleve e Nils Langlet riuscirono a isolarlo indipendentemente dalla clavite.
A cosa serve l’elio?
Ha molteplici usi, dal più grande al quotidiano, anche se non te ne accorgi. Viene generalmente utilizzato nei seguenti ambiti:
Scienze e tecnologia
È stato utilizzato per costruire microscopi e magneti superconduttori, realizzare immagini di risonanza magnetica e ha applicazioni nella nanotecnologia.
Attività aerospaziale
Con questo elemento vengono manutenute le parti del satellite, viene prodotto il carburante e vengono puliti i motori dei razzi. Inoltre, è stato utilizzato per raffreddare l’idrogeno liquido e l’ossigeno sulla navicella spaziale Apollo della NASA.
Energia nucleare
Alcuni paesi come la Cina vogliono riprodurre l’azione solare o la fusione nucleare, dove l’elio gioca un ruolo di primo piano. L’obiettivo è creare energia pulita e quasi inesauribile. Hanno già un dispositivo molto avanzato, il tokamak, conosciuto come HL-2M, cioè un sole artificiale.
Uso industriale
Viene utilizzato per individuare perdite utilizzando tecniche di pressurizzazione, vuoto e ultravuoto quando l’immersione idraulica o il test di pressione non sono sufficienti. È anche ampiamente utilizzato nella saldatura ad arco, come l’argon, perché è inerte.
La sua elevata capacità di ionizzazione consente un maggiore apporto di calore, rendendo possibili miscele Ar/He nella saldatura dell’alluminio e di altri materiali spessi. D’altro canto è anche un gas protettivo nella produzione di cristalli di germanio, silicio, titanio e zirconio.
Vita di ogni giorno
I codici a barre dei registratori di cassa commerciali sono costituiti da elio e neon. Viene utilizzato anche nelle miscele di bombole per immersioni subacquee. Inoltre, viene utilizzato per riempire i dirigibili e i famosi palloncini da festa.
Maggiori informazioni sull’elio
Dove trovare l’elio?
Proviene dall’estrazione del gas naturale, quindi è un sottoprodotto di quest’ultimo. Questo gas da solo è difficile da immagazzinare e il processo è estremamente costoso. I paesi produttori di questo elemento sono Stati Uniti, Algeria, Qatar e Russia.
In conclusione, l’elio è il secondo gas più leggero al mondo. Questa condizione lo contrassegna come uno degli elementi naturali in pericolo di estinzione.